柴油打桩机是由履带起重机改装而成,在回转平台上固定有立柱,用斜撑调整成垂直位置。在立柱上装有柴油锤,并有起重滑轮组可使锤头升降。柴油锤产生的打击力,使之贯入土中。
1.柴油桩锤的工作原理
柴油锤实质上是一个单杠二冲程的柴油发动机,是利用柴油燃烧释放的能量提升冲击体进行打桩。
按桩锤实质的结构和动作特点不同,柴油锤分为导杆式、汽缸式和筒式3种形式,如图3-1所示。
图3-1 柴油锤的类型
(a)导杆式;(b)汽缸式;(c)筒式
其中筒式的结构和技术性能最为先进,为目前国内产品广泛采用。筒式柴油锤的工作原理是汽缸固定,活塞往复运动,而进行打桩。其工作循环可分为如下几个阶段,如图3-2所示。
(1)扫气、喷油。上活塞在重力作用下降落,进行清扫汽缸内的废气。当上活塞继续下降触碰油泵的曲臂时,燃油泵就将一定量的燃油注入下活塞的凹球碗内,如图3-2(a)所示。
(2)压缩。上活塞继续下降,将吸排气口关闭,汽缸内的空气被压缩,空气的压力和温度升高,如图3-2(b)所示。
图3-2 筒式柴油锤工作过程
(a)喷油;(b)压缩;(c)冲击;(d)爆发;(e)排气;(f)吸气;(g)降落
1—汽缸;2—上活塞;3—活塞;4—燃油泵;5—桩帽;6—桩
(3)冲击。上活塞下降与下活塞相碰撞,产生强大的冲击力,使桩下沉。这是使桩下沉的主要作用力,如图3-2(c)所示。
(4)爆发。在上活塞冲击下活塞的同时,下活塞球碗中的燃油被雾化,雾化的燃油与高温气体混合而燃烧,爆发出很大的压力,一方面使桩再次下沉,同时又使活塞向上跳起,如图3-2(d)所示。
(5)排气。上活塞因燃油爆发燃烧产生的压力作用而上升至一定高度时,吸气口和排气口都打开。燃烧过的废气在膨胀压力作用下由吸排气口排出。当上活塞越过油泵的曲臂后,曲臂在弹簧力作用下恢复原位,此时吸入一定燃油,准备下一次喷油,如图3-2(e)所示。(www.xing528.com)
(6)吸气。上活塞在惯性作用下,继续向上运动,当汽缸内产生负压时,从进气口吸入新鲜空气,如图3-2(f)所示。
(7)降落。上活塞在重力作用下降落,继续下一个工作循环,如图3-2(g)所示。
2.柴油打桩机的特点
柴油锤的特点是:结构简单、打桩数量大。本身既是原动机又是工作机,不需另设能源机器,工作过程自动化。打桩数量可随沉桩阻力自动增减调节。当地基阻力大时,上活塞上跳高度大,打桩能量就大;地基阻力小时,桩下沉量大,打桩能力随之减小,对打桩工作非常有利。柴油锤的主要缺点是产生噪音、振动和对空气有污染等。
其主要参数为:冲击部分质量W、行程H、每次冲击最大能量E和每分钟冲击次数n。
冲击部分质量W:对筒式柴油锤为上活塞质量,它是选锤的主要参数。我国柴油锤系列的W见表3-1。
表3-1 筒式柴油锤型号及系列
行程H是上活塞跳起的高度,一般为2~2.5m。
每次冲击最大能量E(kg·m)采用以下近似公式计算
E=1.2WH
每分钟冲击次数n
筒式柴油锤的主要技术性能见表3-2。
表3-2 筒式柴油锤的主要技术性能
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